morfologia fluvialprofessor.ufrgs.br/sites/default/files/collischonn/files/... · 2012-08-30 · do...
TRANSCRIPT
Sedimentos e hidrologia Morfologia fluvial
Walter Collischonn
IPH UFRGS
Rios aluviais
• Um rio é considerado aluvial quando a
planície sobre a qual ele escoa é formada
por sedimentos trazidos pelo próprio rio.
• Rios aluviais tem uma relativa liberdade de
ajustar sua forma: • Forma em planta
• Forma da seção
• Formas de fundo
Processos de formação da calha
Equilíbrio e Ajuste
• Potência de escoamento
• Ajuste e equilíbrio
– idéias qualitativas (Lane)
– modelos matemáticos
• Largura estável
– exemplo rios Amazonia
– “vazão formadora”
– vazão de calha cheia
Potência de escoamento
Equilíbrio
• Uma das características mais marcantes dos
rios é sua capacidade de ajustamento ou
resiliência
• Em um rio estável a seção transversal se
mantém relativamente estável e a
declividade do fundo pouco se altera
Equilíbrio ou estabilidade segundo
Lane (1955)
• Normalmente o equilíbrio de um rio depende dos seguintes fatores:
• Descarga de sedimentos
• Diâmetro dos sedimentos
• Vazão
• Declividade
• A alteração de um dos fatores vai provocar a alteração de outros para voltar a uma condição estável
Lane (1955)
SQdQ 50s
Estabilidade ou equilíbrio
SQdQ 50s
De acordo com Lane
• Um rio permanece estável se alterações na
descarga sólida são contrabalançadas por
alterações na declividade ou na vazão
• Redução na declividade resulta em
deposição de sedimentos
• Redução apenas na descarga de sedimentos
resulta em erosão
Análise qualitativa do impacto de
uma barragem com reservatório
figura reservatório
Formação de planície
• Enchentes, migração e
abandono de meandros
aos poucos vão
moldando a planície
Forma em planta de um rio
Meandros - formação
Meandros - formação
Meandros - migração
Corte natural de meandros
Corte natural de meandros
Rio São Lourenço (MT) em
mapa baseado em imagem
aérea de 1967
Rio São Lourenço (MT) em
imagem de satélite LANDSAT
de 1988
1967
1988
atual
Calha menor x calha maior
Outros processos naturais de
abandono de trechos de rios
• Processos de abandono
de trechos de rios (Press
e Siever, 1986)
a) “Cut-off”;
b) Corte de meandro;
c) “Avulsion” (avulsão ou
abandono de trecho de
rio).
Avulsion (avulsão)
• Ocorre em leques
aluviais ou deltas.
Perfil longitudinal de um rio
Formas de fundo
duna
Formas de fundo
rio Teles Pires MT
Formas de fundo
• Acrescentar material Chanson “Open
Channel...” página 152.
Bancos de areia/sedimentos
• Bancos alternados
Bancos alternados
• Bancos alternados
podem se desenvolver
iniciando processo de
formação de meandros
• Caso as margens não
sejam erodiveis,
meandros não podem
se formar
Forma da seção
do livro Stream Hydrology: An introduction for Ecologists – de Gordon et al.
Diques marginais naturais
Características da forma da seção
• Relação largura profundidade
• Depende do material
• Usualmente cresce de montante para jusante
• Podem ser relacionadas à vazão (formadora)
• Podem ser relacionadas à área de drenagem
Exemplo largura de rios na bacia
Amazônica
y = 0,8054x0,5289
R = 0,77
1
10
100
1000
10000
100 1000 10000 100000 1000000 10000000
Ad (km2)
B (
m)
Exemplo profundidade de rios na
bacia Amazônica
y = 1,4351x0,1901
R = 0,72
1
10
100
100 1000 10000 100000 1000000 10000000
Ad (km2)
H (
m)
Exemplo área molhada de rios na
bacia Amazônica
y = 1,1558x0,719
R = 0,88
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
100 1000 10000 100000 1000000 10000000
Ad (km2)
A (
m2)
Vazão de calha cheia
• Em rios aluviais a vazão a partir da qual
inicia a inundação da planície é chamada de
vazão de calha cheia
• Aparentemente, os rios moldam sua própria
calha de uma forma tal que a vazão de calha
cheia tem um tempo de retorno de
aproximadamente 2 anos.
Vazão formadora
• É uma vazão única que tem efeitos
morfológicos equivalentes ao conjunto das
vazões que realmente ocorrem em um
trecho de rio.
• Muitas vezes assume-se que a vazão
formadora é equivalente à vazão de calha
cheia.
Balanço de sedimentos
37
Garantia da estabilidade das margens
força trativa unitária:
Dimensionamento de canais não revestidos
0hmax IgR
0hmax IgR75,0
38
Distribuição de velocidade
em seções típicas nos
canais
(Chow, 1973)
Distribuição das Tensões
de Arraste no fundo e
taludes de um canal
Características do escoamento
39
Passo Atividade
1Determinar os valores de n (rugosidade), declividade, ângulo de repouso domaterial, vazão de dimensionamento e angulo de inclinação dos taludes
2Estimar a sinuosidade a partir da topografia para correção da tensão trativaunitária
3
Calcular a tensão trativa unitária atuando no fundo através de
0max Syf
4
Admitir um diâmetro característico para o material. Determinar a tensãotrativa limite para o fundo a partir do diagrama de Shields. Corrigir emfunção da sinuosidade e da forma da seção. Determinar a tensão trativalimite nos taludes calculando o coeficiente K.
5
Determinar o diâmetro característico através da expressão de Shields para
o fundo e talude 50
,2
*
)( DgD
V
S
fl
5Comparar com o diâmetro de material admitido inicialmente e repetir oprocedimento caso necessário.
Roteiro